光栅光谱仪的工作原理

请问各位大侠，光栅光谱仪是种什么仪器，用来检测样品的什么指标呢？与荧光光谱仪有什么关系呢？

有谁用过平场光栅光谱仪，能否介绍一下什么意思 有哪些产品

有没有哪位大神知道哪个牌子的平面光栅光谱仪好？光栅摄谱仪是一米的好呢，还是两米的好？

请问：2米光栅光谱还有没有在用的？什么型号？主要指标是什么？

请教：我最近做了三个样品的红外光谱，能用得到的图谱与红外光栅光谱对比吗？红外光栅光谱与红外光谱是一回事吗？谢谢！

在一个文档里看到的，贴出来分享下。摘自：文献1光谱仪微型化设计的实现得益于摄谱结构，最初的光学平台采用对称式 Czerny-Turner 分光结构， 荷兰 Avantes 公司生产的微小型光纤光谱仪即使用了这种光学平台设计 （图 1 所示） 。光信号由光纤传导经过一个标准的 SMA905 接口进入光谱仪内部，经球面镜准直，然后由一块平面光栅分光后，将入射光分成按一定波长顺序排列的单色光，再由聚焦镜聚焦到一维线性 CCD线性阵列探测器上进行检测。[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/02/200902072108_131755_1786353_3.gif[/img][/center]全球最大的光纤光谱生产商美国 Ocean Optics 公司的 Michaeal J.Morris 等人研制的微小型光纤光谱仪则使用非对称交叉式 Czerny-Turner 分光结构（图 2 所示） ，此光学平台的设计是在 Czerny-Turner 结构基础上进行光路的改进，使光谱仪内部构件布局更紧凑，可进一步小型化(USB4000 系列光谱仪的尺寸规格仅为 89.1×63.3×34.4mm， 可以安装在一个小到足以放入手掌的测量平台)。与对称式 Crerny-Turner 结构相比，由于缩短了光程，使聚焦镜投射到线性CCD 阵列检测器的平行排列单色光展成呈一定角度的圆弧排列，会对光信号的检测会产生一定的非线性误差。 [center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/02/200902072108_131756_1786353_3.gif[/img][/center]摄谱结构的光学平台设计使微小型光纤光谱仪内部无活动构件，光学元件都采用反射式，可在一定程度上减少像差，并使工作光谱范围不受材料影响。仪器小型化全固定件的光学系统设计可适应高震动、狭窄空间等复杂的工况环境检测的需要。文献1：微小型光栅光谱仪在过程检测中的应用 [img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=131782]微小型光栅光谱仪在过程检测中的应用 [/url]pdf格式的。

[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=18701]光栅光谱仪.rar[/url]

请教高工们:我想了解一下光电光谱.火花光谱.光栅光谱仪.原子光谱究竟有什么区别啊!怎么有这么多啊!哪种最好?

光谱仪工作原理光谱分析方法作为一种重要的分析手段，在科研、生产、质控等方面都发挥着极大的作用。无论是穿透吸收光谱，还是荧光光谱，拉曼光谱，获得单波长辐射是不可缺少的手段。由于现代单色仪可具有很宽的光谱范围（UV-IR），高光谱分辨率（0.001nm），自动波长扫描，完整电脑控制功能，极易和其它周边设备配合为高性能自动测试系统，使用电脑自动扫描多光栅光谱仪已成为光谱研究的首选。在光谱学应用中，获得单波长辐射是不可缺少的手段。除了用单色光源（如光谱灯、激光器、发光二极管）、颜色玻璃和干涉滤光片外，大都使用扫描选择波长的单色仪。尤其是当前更多地应用扫描光栅单色仪，在连续的宽波长范围（白光）选出窄光谱（单色或单波长）辐射。　　当一束复合光线进入光谱仪的入射狭缝，首先由光学准直镜准直成平行光，再通过衍射光栅色散为分开的波长（颜色）。利用不同波长离开光栅的角度不同，由聚焦反射镜再成像于出射狭缝。通过电脑控制可精确地改变出射波长。光栅基础　　光栅作为重要的分光器件，他的选择与性能直接影响整个系统性能。为更好协助用户选择，在此做一简要介绍。　　光栅分为刻划光栅、复制光栅、全息光栅等。刻划光栅是用钻石刻刀在涂有金属的表面上机械刻划而成；复制光栅是用母光栅复制而成。典型刻划光栅和复制光栅的刻槽是三角形。全息光栅是由激光干涉条纹光刻而成。全息通常包括正弦刻槽。刻划光栅具有衍射效率高的特点，全息光栅光谱范围广，杂散光低，且可作到高光谱分辨率。光栅方程　　反射式衍射光栅是在衬底上周期地刻划很多微细的刻槽，一系列平行刻槽的间隔与波长相当，光栅表面涂上一层高反射率金属膜。光栅沟槽表面反射的辐射相互作用产生衍射和干涉。对某波长，在大多数方向消失，只在一定的有限方向出现，这些方向确定了衍射级次。如图1所示，光栅刻槽垂直辐射入射平面，辐射与光栅法线入射角为α，衍射角为β，衍射级次为m，d为刻槽间距，在下述条件下得到干涉的极大值：mλ=d（sinα+sinβ）　　定义φ为入射光线与衍射光线夹角的一半，即φ=（α-β）/2；θ为相对与零级光谱位置的光栅角，即θ=（α+β）/2,得到更方便的光栅方程：　　mλ=2dcosφsinθ　　从该光栅方程可看出：　　对一给定方向β，可以有几个波长与级次m相对应λ满足光栅方程。比如600nm的一级辐射和300nm的二级辐射、200nm的三级辐射有相同的衍射角。　　衍射级次m可正可负。　　对相同级次的多波长在不同的β分布开。　　含多波长的辐射方向固定，旋转光栅，改变α，则在α+β不变的方向得到不同的波长。如何选择光栅选择光栅主要考虑如下因素：刻槽密度G=1/d，d是刻槽间隔，单位为mm。闪耀波长　　闪耀波长为光栅最大衍射效率点，因此选择光栅时应尽量选择闪耀波长在实际需要波长附近。如实际应用在可见光范围，可选择闪耀波长为500nm。光栅刻线　　光栅刻线多少直接关系到光谱分辨率，刻线多光谱分辨率高，刻线少光谱覆盖范围宽，两者要根据实验灵活选择。光栅效率　　光栅效率是衍射到给定级次的单色光与入射单色光的比值。光栅效率愈高，信号损失愈小。为提高此效率，除提高光栅制作工艺外，还采用特殊镀膜，提高反射效率。光栅光谱仪重要参数：分辨率（resolution）　　光栅光谱仪的分辨率R是分开两条临近谱线能力的度量，根据瑞利判据为：　　R==λ/Δλ　　光栅光谱仪有实际意义的定义是测量单个谱线的半高宽（FWHM）。实际上，分辨率依赖于光栅的分辨本领、系统的有效焦长、设定的狭缝宽度、系统的光学像差以及其它参数等。　　R∝M.F/WM－－光栅线数　　F－－谱仪焦距　　W－－狭缝宽度色散　　光栅光谱仪的色散决定其分开波长的能力。光谱仪的倒线色散可计算得到：沿单色仪的焦平面改变距离χ引起波长λ的变化，即：Δλ/Δχ=dcosβ/nF　　这里d、β、F分别是光栅刻槽的间距、衍射角和系统的有效焦距，n为衍射级次。由方程可见，倒线色散不是常数，它随波长变化。在所用波长范围内，改变化可能超过2倍。根据国家标准，在本样本中，用1200l/mm光栅色散的中间值（典型的为435.8nm）时的倒线色散。带宽　　带宽是忽略光学像差、衍射、扫描方法、探测器像素宽度、狭缝高度和照明均匀性等，在给定波长，从光谱仪输出的波长宽度。它是倒线色散和狭缝宽度的乘积。例如，单色仪狭缝为0.2mm，光栅倒线色散为2.7nm/mm，则带宽为2.7*0.2=0.54nm。波长精度、重复性和准确度　　波长精度是光谱仪确定波长的刻度等级，单位为nm。通常，波长精度随波长变化，本样本中为最坏的情况。　　波长重复性是光谱仪设定一个波长后，改变设定，再返回原波长的能力。这体现了波长驱动机械和整个仪器的稳定性。卓立汉光的光谱仪的波长驱动和机械稳定性极佳，其重复性超过了波长精度。　　波长准确度是光谱仪设定波长与实际波长的差别。每台单色仪都要在很多波长检查波长准确度。F/#　　F/#定义为光谱仪的直径与焦距的比值。这是对光谱仪接收角的度量，这是调整单色仪与光源及探测器耦合的重要参数。当F/#匹配时，可用上光谱仪的全部孔径。但是大多数单色仪应用长方形光学部件。这里F/#定义为光谱仪的等效直径与焦距的比值，长方形光学件的等效直径是具有相同面积的园的直径

请问有没有WP1型光栅光谱使用时的操作说明书，还有就是在做地质样品的时候，前处理等需要注意些说明，能否帮忙详细说下。我刚接触这台仪器，小白一个，求帮助。(在回复贴中看到,特贴出来求助)

一、红外光谱仪的种类　　红外光谱仪的种类有：　　①棱镜和光栅光谱仪。属于色散型，它的单色器为棱镜或光栅，属单通道测量。　　②傅里叶变换红外光谱仪。它是非色散型的，其核心部分是一台双光束干涉仪。　　当仪器中的动镜移动时，经过干涉仪的两束相干光间的光程差就改变，探测器所测得的光强也随之变化，从而得到干涉图。经过傅里叶变换的数学运算后，就可得到入射光的光谱。这种仪器的优点：　　①多通道测量，使信噪比提高。　　②光通量高，提高了仪器的灵敏度。　　③波数值的精确度可达0.01厘米-1。　　④增加动镜移动距离，可使分辨本领提高。　　⑤工作波段可从可见区延伸到毫米区，可以实现远红外光谱的测定。　　近红外光谱仪种类繁多，根据不用的角度有多种分类方法。　　从应用的角度分类，可以分为在线过程监测仪器、专用仪器和通用仪器。从仪器获得的光谱信息来看，有只测定几个波长的专用仪器，也有可以测定整个近红外谱区的研究型仪器;有的专用于测定短波段的近红外光谱，也有的适用于测定长波段的近红外光谱。较为常用的分类模式是依据仪器的分光形式进行的分类，可分为滤光片型、色散型(光栅、棱镜)、傅里叶变换型等类型。红外光谱仪的原理在下面分别加以叙述。　　二、滤光片型近红外光谱仪器：　　滤光片型近红外光谱仪器以滤光片作为分光系统，即采用滤光片作为单色光器件。滤光片型近红外光谱仪器可分为固定式滤光片和可调式滤光片两种形式，其中固定滤光片型的仪器时近红外光谱仪最早的设计形式。　　仪器工作时，由光源发出的光通过滤光片后得到一宽带的单色光，与样品作用后到达检测器。　　该类型仪器优点是：仪器的体积小，可以作为专用的便携仪器;制造成本低，适于大面积推广。　　该类型仪器缺点是：单色光的谱带较宽，波长分辨率差;对温湿度较为敏感;得不到连续光谱;不能对谱图进行预处理，得到的信息量少。故只能作为较低档的专用仪器。　　三、色散型近红外光谱仪器：　　色散型近红外光谱仪器的分光元件可以是棱镜或光栅。为获得较高分辨率，现代色散型仪器中多采用全息光栅作为分光元件，扫描型仪器通过光栅的转动，使单色光按照波长的高低依次通过样品，进入检测器检测。根据样品的物态特性，可以选择不同的测样器件进行投射或反射分析。　　该类型仪器的优点：是使用扫描型近红外光谱仪可对样品进行全谱扫描，扫描的重复性和分辨率叫滤光片型仪器有很大程度的提高，个别高端的色散型近红外光谱仪还可以作为研究级的仪器使用。化学计量学在近红外中的应用时现代近红外分析的特征之一。采用全谱分析，可以从近红外谱图中提取大量的有用信息;通过合理的计量学方法将光谱数据与训练集样品的性质(组成、特性数据)相关联可得到相应的校正模型;进而预测未知样品的性质。　　该类型仪器的缺点：是光栅或反光镜的机械轴承长时间连续使用容易磨损，影响波长的精度和重现性;由于机械部件较多，仪器的抗震性能较差;图谱容易受到杂散光的干扰;扫描速度较慢，扩展性能差。由于使用外部标准样品校正仪器，其分辨率、信噪比等指标虽然比滤光片型仪器有了很大的提高，但与傅里叶型仪器相比仍有质的区别。　　四、傅里叶变换型近红外光谱仪器：　　傅里叶变换近红外分光光度计简称为傅里叶变换光谱仪，它利用干涉图与光谱图之间的对应关系，通过测量干涉图并对干涉图进行傅里叶积分变换的方法来测定和研究近红外光谱。其基本组成包括五部分：①分析光发生系统，由光源、分束器、样品等组成，用以产生负载了样品 信息的分析光;②以传统的麦克尔逊干涉仪为代表的干涉仪，以及以后的各类改进型干涉仪，其作用是使光源发出的光分为两束后，造成一定的光程差，用以产生空间(时间)域中表达的分析光，即干涉光;③检测器，用以检测干涉光;④采样系统，通过数模转换器把检测器检测到的干涉光数字化，并导入计算机系统;⑤计算机系统和显示器，将样品干涉光函数和光源干涉光函数分别经傅里叶变换为强度俺频率分布图，二者的比值即样品的近红外图谱，并在显示器中显示。　　在傅里叶变换近红外光谱仪器中，干涉仪是仪器的心脏，它的好坏直接影响到仪器的心梗，因此有必要了解传统的麦克尔逊干涉仪以及改进后的干涉仪的工作原理。　　⑴ 传统的麦克尔逊(Michelson)干涉仪：传统的麦克尔逊干涉仪系统包括两个互成90度角的平面镜、光学分束器、光源和检测器。平面镜中一个固定不动的为定镜，一个沿图示方向平行移动的为动镜。动镜在运动过程中应时刻与定镜保持90度角。为了减小摩擦，防止振动，通常把动镜固定在空气轴承上移动。光学分束器具有半透明性质，放于动镜和定镜之间并和它们成45度角，使入射的单色光50%透过，50%反射，使得从光源射出的一束光在分束器被分成两束：反射光A和透射光B。A光束垂直射到定镜上;在那儿被反射，沿原光路返回分束器;其中一半透过分束器射向检测器，而另一半则被反射回光源。B光束以相同的方式穿过分束器射到动镜上;在那儿同样被反射，沿原光路返回分束器;再被分束器反射，与A光束一样射向检测器，而以另一半则透过分束器返回原光路。A、B两束光在此会合，形成为具有干涉光特性的相干光;当动镜移动到不同位置时，即能得到不同光程差的干涉光强。　　⑵改进的干涉仪：干涉仪是傅里叶光谱仪最重要的部件，它的性能好坏决定了傅里叶光谱仪的质量，在经典的麦克尔逊干涉仪的基础上，近年来在提高光通量、增加稳定性和抗震性、简化仪器结构等方面有不少改进。　　五、传统的麦克尔逊干涉仪工作过程中，当动镜移动时，难免会存在一定程度上的摆动，使得两个平面镜互不垂直，导致入射光不能直射入动镜或反射光线偏离原入射光的方向，从而得不到与入射光平行的反射光，影响干涉光的质量。外界的振动也会产生相同的影响。因此经典的干涉仪除需经十分精确的调整外，还要在使用过程中避免振动，以保持动镜精确的垂直定镜，获得良好的光谱图。为提高仪器的抗振能力，Bruker公司开发出三维立体平面角镜干涉仪，采用两个三维立体平面角镜作为动镜，通过安装在一个双摆动装置质量中心处的无摩擦轴承，将两个立体平面角镜连接。　　三维立体平面角镜干涉仪的实质是用立体平面角镜代替了传统干涉仪两干臂上的平面反光镜。由立体角镜的光学原理可知，当其反射面之间有微小的垂直度误差及立体角镜沿轴方向发生较小的摆动时，反射光的方向不会发生改变，仍能够严格地按与入射光线平行的方向射出。由此可以看出，采用三维立体角镜后，可以有效地消除动镜在运动过程中因摆动、外部振动或倾斜等因素引起的附加光程差，从而提高了一起的抗振能力

光栅作为重要的分光器件，它的选择与性能直接影响整个系统性能。光栅分为刻划光栅、复制光栅、全息光栅等。刻划光栅是用钻石刻刀在涂薄金属表面机械刻划而成；复制光栅是用母光栅复制而成。典型刻划光栅和复制光栅的刻槽是三角形。全息光栅是由激光干涉条纹光刻而成。全息光栅通常包括正弦刻槽。刻划光栅具有衍射效率高的特点，全息光栅光谱范围广，杂散光低，且可作到高光谱分辨率。◆如何选择光栅选择光栅主要考虑如下因素：1、光栅刻线，光栅刻线多少直接关系到光谱分辨率，刻线多光谱分辨率高，刻线少光谱覆盖范围宽，两者要根据实验灵活选择；2、闪耀波长，闪耀波长为光栅最大衍射效率点，因此选择光栅时应尽量选择闪耀波长在实验需要波长附近。如实验为可见光范围，可选择闪耀波长为500nm；3、使用范围，3、光栅效率，光栅效率是衍射到给定级次的单色光与入射单色光的比值。光栅效率愈高，信号损失愈小。为提高此效率，除提高光栅制作工艺外，还采用特殊镀膜，提高反射效率。◆光栅方程反射式衍射光栅是在衬底上周期地刻划很多微细的刻槽，一系列平行刻槽的间隔与波长相当，光栅表面涂上一层高反射率金属膜。光栅沟槽表面反射的辐射相互作用产生衍射和干涉。对某波长，在大多数方向消失，只在一定的有限方向出现，这些方向确定了衍射级次。如图所示，光栅刻槽垂直辐射入射平面，辐射与光栅法线入射角为α，衍射角为β，衍射级次为m，d为刻槽间距，在下述条件下得到干涉的极大值：Mλ=d（sinα+sinβ）定义φ 为入射光线与衍射光线夹角的一半，即φ=(α-β)/2；θ 为相对于零级光谱位置的光栅角，即θ=(α+β)/2,得到更方便的光栅方程：mλ=2dcosφsinθ从该光栅方程可看出：对一给定方向β，可以有几个波长与级次m 相对应λ 满足光栅方程。比如600nm 的一级辐射和300nm 的二级辐射、200nm 的三级辐射有相同的衍射角，这就是为什么要加消二级光谱滤光片轮的意义。衍射级次m 可正可负。对相同级次的多波长在不同的β 分布开。含多波长的辐射方向固定，旋转光栅，改变α，则在α+β 不变的方向得到不同的波长。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/03/201703121735_01_1841897_3.jpg

[font=宋体]光栅作为分光器件的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器所占比例很大，由于使用全息光栅，[/font][font=宋体][font=宋体]使光栅的质量大大提高，没有鬼线，杂散光很低，使光栅分光系统的光学性能有很大的提高。其中一种光栅分光系统采用精密波长编码技术的扫描技术，通过精密控制光栅的转动实现单色光的获取，如图[/font][font=Times New Roman]2-4[/font][font=宋体]所示；另一种技术路线是采用固定凹面光栅的同时配上多通道检测器，如图[/font][font=Times New Roman]2-5[/font][font=宋体]所示，检测器的不同通道单元接收不同波长的单色光，该方式改变了光谱扫描的方式，光谱读取的速度大大提高。上述两种光栅分光光谱仪器价格适中，对[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术的普及与推广起很大作用。其中采用阵列检测器的光栅光谱仪因为没有任何移动部件，一般认为仪器的稳固程度较高，非常适宜用于在线系统。[/font][/font][align=center][img=,228,183]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/06/202406251642251485_5277_4070220_3.png!w397x413.jpg[/img][font=宋体] [/font][img=,229,183]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/06/202406251642298588_3148_4070220_3.png!w491x346.jpg[/img][/align][align=center][font=宋体][font=宋体]图[/font][font=Times New Roman]2-4[/font][font=宋体]光栅扫描型分光系统示意图图[/font][font=Times New Roman]2-5[/font][font=宋体]固定光栅[/font][/font][font='Times New Roman']—[/font][font=宋体]多通道传感分光系统示意图[/font][/align]

这个问题困扰了我好几天了。我不是学物理的，对光学更是@#￥%@#￥%。我工作的单位有一台多功能读板机，或者，叫酶标仪（就是一种高通量的分光光度计）。据工程师说，它的分光原理是采用两块光栅级联进行分光的，可以保证射到样品上的光更纯。本着打破沙锅问到底的精神，我查了好几天资料，发现有几个问题让我极度困扰。1、光栅光谱的谱级分离问题。根据光栅公式可知，光栅分出来的不同级次的光会有重叠。这是光栅本身的性质和光的波长决定的。一级光谱的800 nm的光、二级光谱的400 nm的光以及三级光谱的267 nm的光谱出射角是一样的，它们仨是叠在一起的。这样的三束光再入射到下一级光栅，那出射角不是还一样吗？怎么能把它们仨分开啊？说得具体点，这种光谱仪是怎么得到800 nm的光的？2、我在网上看到很多地方都说，光栅单色器多数使用的是滤光片+光栅的分光模式。还用上面那个例子，如果想要得到800 nm的光，只需要用滤光片去掉800 nm以下的光就行了。这个我可以理解。但为什么现在的高级光谱仪都弃用了这种设计？比如岛津的UV2700就是使用的双光栅单色器。双光栅单色器相比于滤光片+光栅的单色器有什么优点，同时又有什么缺点。

请问光电技术专家，目前光栅有哪些形式、功能和用途，请为我简要介绍一下其材料组成及工作原理、价格情况，如能赐教将非常感谢！

光栅尺工作原理及详细介绍光栅：光栅是结合数码科技与传统印刷的技术，能在特制的胶片上显现不同的特殊效果。在平面上展示栩栩如生的立体世界，电影般的流畅动画片段，匪夷所思的幻变效果。 光栅是一张由条状透镜组成的薄片，当我们从镜头的一边看过去，将看到在薄片另一面上的一条很细的线条上的图像，而这条线的位置则由观察角度来决定。如果我们将这数幅在不同线条上的图像，对应于每个透镜的宽度，分别按顺序分行排列印刷在光栅薄片的背面上，当我们从不同角度通过透镜观察，将看到不同的图像。 光栅尺：其实起到的作用是对刀具和工件的坐标起一个检测的作用，在数控机床中常用来观察其是否走刀有误差，以起到一个补偿刀具的运动的误差的补偿作用，其实就象人眼睛看到我切割偏没偏的作用，然后可以给手起到一个是否要调整我是否要改变用力的标准。 【相当于眼睛】 一、引言 目前在精密机加工和数控机库中采用的精密位称数控系统框图。 随着电子技术和单片机技术的发展，光栅传感器在位移测量系统得到广泛应用，并逐步向智能化方向转化。 利用光栅传感器构成的位移量自动测量系统原理示意图。该系统采用光栅移动产生的莫尔条纹与电子电路以及单片机相结合来完成对位移量的自动测量，它具有判别光栅移动方向、预置初值、实现自动定位控制及过限报警、自检和掉电保护以及温度误差修正等功能。下面对该系统的工作原理及设计思想作以下介绍。 二、电子细分与判向电路 光栅测量位移的实质是以光栅栅距为一把标准尺子对位称量进行测量。目前高分辨率的光栅尺一般造价较贵，且制造困难。为了提高系统分辨率，需要对莫尔条纹进行细分，本系统采用了电子细分方法。当两块光栅以微小倾角重叠时，在与光栅刻线大致垂直的方向上就会产生莫尔条纹，随着光栅的移动，莫尔条纹也随之上下移动。这样就把对光栅栅距的测量转换为对莫尔条纹个数的测量，同量莫尔条纹又具有光学放大作用，其放大倍数为 ： (1) 式中：W为莫尔条纹宽度；d为光栅栅距（节距）；θ为两块光栅的夹角，rad 在一个莫尔条纹宽度内，按照一定间隔放置4个光电器件就能实现电子细分与羊向功能。本系统采用的光栅尺栅线为50线对/mm，其光栅栅距为0.02mm，若采用四细分后便可得到分辨率为5μm的计数脉冲，这在一般工业测控中已达到了很高精度。由于位移是一个矢量，即要检测其大小，又要检测其方向，因此至少需要两路相位不同的光电信号。为了消除共模干扰、直流分量和偶次谐波，我们采用了由低漂移运放构成的差分放大器。由4个滏电器件获得的4路光电信号分别送到2只差分放大器输入端，从差分放大器输出的两路信号其相位差为π/2，为得到判向和计数脉冲，需对这两路信号进行整形，首先把它们整形为占空比为1：1的方波，经由两个与或非门74LS54芯片组成的四细分判向电路输入可逆计数器，最后送入由8031组成的单片机系统中进行处理。 三、单片机与接口电路 为实现可逆计数和提高测量速度，系统采用了193可逆计数器。假设工作平台运行速度为v，光栅传感器栅距为d，细分数为N，则计数脉冲的频率为： (2) 若v=1m/s,d=20μm,N=20，则f=1MHz，对应计数时间间隔为[font=Times New Roman

根据现代光谱仪器的工作原理,光谱仪可以分为两大类:经典光谱仪和新型光谱仪.经典光谱仪器是建立在空间色散原理上的仪器 新型光谱仪器是建立在调制原理上的仪器.经典光谱仪器都是狭缝光谱仪器.调制光谱仪是非空间分光的,它采用圆孔进光.根据色散组件的分光原理,光谱仪器可分为:棱镜光谱仪, 衍射光栅光谱仪和干涉光谱仪.光学多道分析仪OMA (Optical Multi-channel Analyzer)是近十几年出现的采用光子探测器(CCD)和计算机控制的新型光谱分析仪器,它集信息采集,处理, 存储诸功能于一体.由于OMA不再使用感光乳胶,避免和省去了暗室处理以及之后的一系列繁琐处理,测量工作,使传统的光谱技术发生了根本的改变,大大改善了工作条件,提高了工作效率 使用OMA分析光谱,测盆准确迅速,方便, 且灵敏度高,响应时间快,光谱分辨率高,测量结果可立即从显示屏上读出或由打印机,绘图仪输出.目前,它己被广泛使用于几乎所有的光谱测量,分析及研究工作中,特别适应于对微弱信号,瞬变信号的检测. 4.2光谱仪色散组件的选择和光学参数的确定 4.2. 1光谱分析仪色散组件的选择 在成像光谱仪设计中,选择色散组件是关键问题,应全面的权衡棱镜和光棚色散组件的优缺点[140-al) 直读光谱分析仪是“汉化”了的光谱分析仪，操作更加简便明了。

关键词： Matlab 光学 GUI 光栅衍射 光谱级次重叠http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208241926_385835_1786353_3.gifhttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208241927_385836_1786353_3.gifhttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208241927_385838_1786353_3.gifhttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208241927_385839_1786353_3.gifhttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208241927_385840_1786353_3.gifhttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208241927_385841_1786353_3.gifhttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208241928_385842_1786353_3.gifhttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208241928_385843_1786353_3.gif预备知识讲完了，看看这个演示程序。我做的这个GUI是根据Matlab官网上的一个代码改的。原作者的如下图：这个图，主要就是用光栅方程来画的。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208241929_385845_1786353_3.gif这个界面代码这里下： http://bbs.instrument.com.cn/download.asp?ID=385851这个作者的代码放在Matlab官网的file exchange里：想看的可以下：http://bbs.instrument.com.cn/download.asp?ID=386146我做的界面如下： http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208241929_385846_1786353_3.gif我的这个这里下（我都觉得不能看了）：http://bbs.instrument.com.cn/download.asp?ID=385850附件里有源代码。压缩包里有编译好的exe文件，不过要想演示的话，需要在安装了Matlab的机子上。在没有安装Matlab的机子上要想运行这个exe文件，也需要安装Matlab的MCRInstaller.exe，来生成运行exe需要的函数库支持。这个MCRInstaller有300多M，所以还是安个Matlab好些。下面是一个网上的代码。其可以实现：模拟波动光光学的实验现象，包括小孔衍射，单缝衍射，双缝衍射，分振幅，分波面干涉，以及多光路干涉。看它的GUIhttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208252225_386144_1786353_3.gif这个界面做的很好，对我来说还可以学习一下别人怎么做的。代码在这里下：http://bbs.instrument.com.cn/download.asp?ID=386145我改的代码的原作者的信息在M文件里是：Tom O'Haver, toh@umd.edu后来在网上找到个代码，是他2006年编的，我改的那个是2011年编的，其实我感觉2006年的那个更好。如下图他做的：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208252244_386147_1786353_3.gif他这个代码文档里，还有很多其他的M文件，如下图：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208252247_386148_1786353_3.gif这些可以这里下载：http://bbs.instrument.com.cn/download.asp?ID=386149其实主要是还是问题的数学模型，有了模型，GUI实现还是相对容易的。不知道Matlab会不会出 optics application toolbox呢。网上有一本书 《MATLAB及其在大学物理课程中的应用》，这个里面的光学部分，有一些例程。http://ishare.iask.sina.com.cn/f/19225030.html?from=like

1 衍射光栅　　平行、等宽而又等间距的多缝装置称为衍射光栅。它是利用光的衍射和干涉现象进行分光的一种色散元件，衍射光栅有透射式和反射式两种，光谱仪常用的是反射光栅，它的缝是不透明的反射铝膜。在一块极其平整的毛坏上镀上铝层，刻上许多平行、等宽而又等距的线槽，每条线槽起着一个“狭缝”的作用，每毫米刻线有1200条、2400条或3600条，整块光栅的刻线总数几万条到几十万条。　　反射光栅从形状上可分为平面光栅，凹面光栅和阶梯光栅，　　从制作方法上又可分为机刻光栅和全息光栅。　　在一般的反射光栅中，由于光栅衍射中没有色散能力的零级衍射的主极大占去衍射光强的大部分(80%以上)，随着主极大的级次增高，光强迅速减弱(见下图)。因此，使用这种反射光栅时，其一级较弱，二级衍射更弱。为解决这个问题，将光栅的线槽刻成锯齿形，使其具有定向“闪耀”能力，把能量集中分布在所需的波长范围。光栅复制技术的发展，大大降低了生产成本并缩短生产周期，使光栅得到广泛应用1.1平面反射光栅　　1) 光栅方程　　根据光的衍射和干涉原理，当平行光束以α角入射于光栅时，则在符合下述方程的角β方向上获得最大光强。　　d(sinα+sinβ)=ml (m=0 ±1 ±2)　　其中d-光栅常数，即相邻两缝的间距，α-入射角，β-出射角，m-衍射级次，或称为光谱级次，l-衍射光的波长。　　2) 平面反射光栅的特点　　a) 根据光栅方程，当光栅常数d为定值时，对于同一方向(α一定)入射的复合光在同级光谱(m一定)中，不同波长l有不同的衍射角β与之对应，因而可在不同的衍射方向获得不同波长的谱线(主极大)。这就是光栅的色散原理。　　b) 对一定波长l的单色光而言，在光栅常数d和入射角α固定时，对于不同级次m(m=0 ±1 ±2……)可得到不同角β的衍射光，即同一波长可以有不同级次的谱线(主极大)。　　c) 对于复合光，当m=0时，在β=-α的方向上，任何波长都可使光栅方程成立，即在此方向上，光栅的作用就象一面反射镜一样，将得到不被分光的零级光谱，入射光束中的所有波长都叠加在零级光谱中。当d和α为固定值时，对于不同波长、不同级次的光谱，只要其乘积ml等于上述定值，则都可以在同一衍射角β的方向上出现,即　　m1l1=m2l2= m3l3=……　　例如，一级光谱中波长为l的谱线和波长为l/2的二级谱线，波长为l/3的三级谱线…… 重叠在一起(如图)。这种现象称为光谱级次的重叠。它是光栅光谱的一个缺点，对光谱分析不利，应设法予以清除。在平面光栅光谱仪中，常用不同颜色的滤光片来消除这种级次重叠。同时为了获得足够的光能量，在ICP光谱分析中，通常选择第一级次(m=1)或第二级次(m=2)的光谱谱线。　　3) 平面光栅光谱仪的主要性能　　a) 色散率：光谱在空间按波长分离的程度称为色散率，其表示方法有角色散率(dβ/dl)和线色散率(dl/dl)两种，通常以线色散率倒数dl/dl表示仪器的色散能力，其单位为nm/mm。　　光栅的角散率：dβ/dl=m/(d٠cosβ)　　由此可见，角色散率与光谱级次m成正比。对于给定的波长范围，由于平面光栅的β较小(0-8°)，cosβ变化不大(1-0.99)，因而在同一个级次下，角色散率几乎不变;二级光谱的角色散率为一级光谱角色散率的两倍。　　在Ebert装置的平面光栅仪中，焦平面与光轴垂直, β=0-8°时，cosβ»1。此时线色散率倒数为：　　dλ/dl@d/(f·m) f为成像物镜的焦距。　　可见，线色散率倒数与成像物镜的焦距f、衍射光谱级次m成反比，即采用长焦距和高衍射级次的光谱有利于提高线色散率。同时平面光栅光谱仪的线色散率倒数只有在β角很小的情况下才接近常数，即随波长的增加，线色散率倒数几乎不变。　　b) 分辨率：仪器的分辨率又称分辩本领，是指仪器两条波长相差极小的谱线，按Rayleigh原则可分开的能力。所谓Rayleigh原则，指一条谱线的强度极大值恰好落在另一条强度相近的谱线的强度极小值处，若此时这两条谱线刚能被分开，则这两条谱线的平均波长λ与波长差Δλ之比值，称为仪器的理论分辨率 R，即R=λ/Δλ。对于平面光栅，理论分辨率R=λ/Δλ=m·N，由此表明光栅的分辨率为光谱级次m与总刻线N的乘积，不随波长改变而改变。　　当级次m增加时，角色散率、线色散率及分辨率均随之增加。这时光栅偏转的角度也越大，它在衍射方向的投影也越少，因而光栅的有效孔径也随之越小，因此，光谱强度也相应减弱。　　实际分辨率由于受许多客观误差因素的影响，总是比理论分辨率差，一台单色仪的分辨率是它能分辨的最小波长间距，这个波长间距不但有赖于仪器的分辨本领，而且也与狭缝的宽度、狭缝的高度及光学系统的完善性有关。在扫描式单色仪中，分辨率通常用半强度带宽值报出　　1.2闪耀光栅　　前面介绍的一般光栅具有色散能力。但衍射能量的80%左右集中在不分光的零级光谱中，而有用的一、二级光谱依次减弱，因而实用价值很低。为了克服这一缺点，适当地改变反射光栅的刻槽形状，使起“狭缝”作用的反射槽面和光栅平面形成一定的倾角e，如图，即可将入射光的大部分能量集中到所需衍射级次的某个衍射波长附近，该波长称为“闪耀波长”，这种现象称为光栅的闪耀作用，这种光栅称为闪耀光栅，也称小阶梯光栅，倾角e为闪耀角。　　闪耀光栅的主要好处在于可使光能量集中在第一光谱级次(m=1)的λb与第二光谱级次(m=2)的λb/2附近。　　a) 在“自准”条件下(a=b=e)，闪耀波长与闪耀角的关系为2dSine=m·λbm，可根据需要的闪耀波长λbm来设计相应的闪耀角e。　　b) 光栅的闪耀并非只限于闪耀波长，而是在该闪耀波长附近的一定范围内也有相当程度的闪耀。　　c) 闪耀光栅的特性。这种光栅的一级闪耀波长λb1=560nm，有86%的光强集中在一级，而其余14%被分配在零级和其他各级中。从该图可以看出，该光栅的二级光栅光谱的闪耀波长λb2=560/2=280nm，实际上，光强的分布难与理论值完全相符，因为光栅刻线形状不可能精确

直读光谱仪又叫原子发射光谱仪，应用于铸造，钢铁，金属回收和冶炼以及军工、航天航空、电力、化工、高等院校和商检，质检等单位。随着CCD技术的不断发展，直读光谱仪开始朝小型化、全谱型方向发展。小型化仪器功耗小，占用空间小且易于维护；全谱直读光谱仪能够获得全波段范围内的光谱，满足多基体分析要求，谱线选择灵活，可以有效扣除光谱干扰，分析更准确，而多道直读光谱仪只能检测有限数量的光谱，很难做到这一点。直读光谱仪分类1.根据现代光谱仪器的工作原理,光谱仪可以分为两大类:经典光谱仪和新型光谱仪2..根据光栅所处的环境不同，可分为真空型和非真空型直读光谱仪，其中非真空型直读光谱仪又可分为空气型直读光谱仪和充惰性气体型直读光谱仪（可以测定真空紫外元素）；2.根据仪器的结构不同，又可分为多道直读光谱仪和全谱直读光谱仪，其中前者多采用光电倍增管作为检测器，后者多采用阵列检测器。4.根据色散组件的分光原理,光谱仪器可分为棱镜光谱仪, 衍射光栅光谱仪和干涉光谱仪.直读光谱仪器的误差来源分析1.系统误差也叫可测误差，一般包括仪器的本身波动；样品的给定值和实际值存在一定的偏差（标准样品的元素定值方法可能和实际检测方法不一致，这样检测结果会有方法上的差异；同一种方法的检测结果也存在一定的波动）；待测样品和系列标样之间存在成分的差异，可能导致在蒸发、解离过程中的误差，如背景强度的差别和基体蒸发的差异等。 2.偶然误差是一种无规律性的误差，如试样不均匀；检测时周围的温湿度、电源电压等的变化；样品本身的成分差异等。3.过失误差是指分析人员工作中的操作失误所得到的结果，可以避免。如制样不精确，样品前处理不符合要求，控样和待测试样存在制样偏差，选择了错误的分析程序等。

我单位相册矿石中的元素，要一台实验室设备，听说有一款两米光栅光谱仪可以，请推荐一款国外先进的两米光栅光谱仪，价格不要太贵，谢谢。

日前，中国科学院重庆绿色智能技术研究院智能装备与仪器仪表研究中心成功研制出了光谱分辨率可达10cm-1的小型拉曼光谱仪样机，样机通过了可靠性测试，可应用在工农业生产、食品安全和生物医药等领域的现场监测和样品快速检测。该研究得到了重庆市科技攻关（重大）计划项目的支持。拉曼光谱是基于光与物质互相作用发出的带有物质特征信息的散射光谱。它具有非接触性、非破坏性、实时原位和样品用量极少等特点，可快速、准确地分析和鉴别物质（或分子）种类。拉曼光谱应用广泛，具有“以光之名，把握万物之准”的美誉。而小型拉曼光谱仪技术研究和应用开发，可为工农业生产、食品安全、生物医药、环境保护、公共安全等领域提供现场监测和快速检测，对提升人民生活质量和保障社会安全方面意义重大。针对便携式拉曼光谱仪的小型化、高分辨和高灵敏度探测等需求，研究人员在新型消彗差交叉c-t光栅光谱仪的光学设计中，充分考虑消彗差条件，采用12度非对称c-t光路，在解决同心及非同心系统的像差问题的同时，保证了长波段的光通量，光谱仪的理论分辨率达到9cm-1；在电学设计中，针对所用ccd型号研制了一种高增益、低噪声的信号处理电路。最后，通过选用光学探头与光栅光谱仪的匹配设计，便携式拉曼光谱仪的实际光谱分辨率可达10cm-1。目前，重庆研究院已完成多种外形尺寸的便携式和手持式拉曼光谱仪原理样机的研制。这些样机对若干样品的测试结果与标准库数据一致，从原理和技术上证实了小型拉曼光谱仪设计的合理性和使用的可靠性，下一步，团队研究重点将放在体积更小、性能更优的微型拉曼光谱仪上，并开展小型拉曼光谱仪的工程化和产业化应用。

光谱仪有多种类型，除在可见光波段使用的光谱仪外，还有 红外光谱仪和紫外光谱仪。按色散元件的不同可分为棱镜光谱仪、光栅光谱仪和干涉光谱仪等。按探测方法分，有直接用眼观察的分光镜，用感光片记录的摄谱仪，以及用光电或热电元件探测光谱的分光光度计等。单色仪是通过狭缝只输出单色谱线的 光谱仪器，常与其他分析仪器配合使用。 一台典型的光谱仪主要由一个光学平台和一个检测系统组成。包括以下几个主要部分： 1. 入射狭缝: 在入射光的照射下形成光谱仪成像系统的物点。 2. 准直元件: 使狭缝发出的光线变为平行光。该准直元件可以是一独立的透镜、反射镜、或直接集成在色散元件上，如凹面光栅光谱仪中的凹面光栅。 3. 色散元件: 通常采用光栅，使光信号在空间上按波长分散成为多条光束。 4. 聚焦元件: 聚焦色散后的光束，使其在焦平面上形成一系列入射狭缝的像，其中每一像点对应于一特定波长。 5. 探测器阵列：放置于焦平面，用于测量各波长像点的光强度。该探测器阵列可以是CCD阵列或其它种类的光探测器阵列。

线色散率、分辨率、集光本领是评价光谱仪性能的重要指标，而这些性能又主要取决于所采用的色散元件—光栅，制造高性能的光栅一直是光谱仪技术追求的目标。ICP分光系统中，全直谱图的很多都是采用中阶梯光栅。从光栅色散率公式可知，在自准条件下（a=b=e）dl/dλ=(m·f)/(d·cosb)提高线色散率可采用长焦距f、大衍射角b、高光谱级次m、减少两刻线间的距离d（提高每毫米刻线数）。从光栅分辨率公式可知R=λ/Dλ=m·N提高分辨率可增加光栅刻线总数N、用高衍射级次来解决。在常规的光栅设计中，都是通过增加每毫米刻线数来提高线色散率和分辨率。事实上由于制造技术及成本原因，精确、均匀地在每毫米刻制2400条线已很困难，采用全息技术制造的全息光栅最高可达10000条，但由于槽面成正弦形，使闪耀特性受影响，集光效率下降。1949年美国麻省理工学院的Harrison教授摆脱常规光栅的设计思路，从增加衍射角b，利用“短槽面”获得高衍射级次m着手，增加两刻线间距离d的方法研制成中阶梯光栅（Echelle），这种光栅刻线数目较少（8～80条），使用的光谱级次高（m=28～200），具有光谱范围宽、色散率大、分辨率好等突出优点。但由于当时无法解决光谱级次间重叠的问题，在五、六十年代未受到重视，直到七十年代由于实现了交叉色散，将一维光谱变为二维光谱，方得到实际应用。随着九十年代初二维半导体检测器（CID）和(CCD)的应用，中阶梯光栅的优点才在ICP光谱分析中充分的展现出来。光栅方程d(Sina+Sinb)=mλ 同样也适用于中阶梯光栅。在“自准”（a=b=e）时，m=2d·Sine/λ。中阶梯光栅不同于平面光栅，采用刻槽的“短边”进行衍射，即闪耀角e很大（60°- 70°）；采用减少每毫米刻线数，即增大光栅常数d，因此，光谱级次m大大增加。例如IRIS Ad.全谱直读ICP的光栅刻线为52.6条/mm，闪耀角e=64°，可计算出对应λ=175nm的光谱级次m=189级，对应λ=800nm的光谱级次m=42级。对于衍射级次从42～189时，其闪耀波长分别在800～175nm光谱分析段内，且这些闪耀波长间隔较近，即形成全波长闪耀。中阶梯光栅的角散率：db/dλ=(2·tgb)/λ线色散率 dl/dλ=(2·f·tgb)/λ分辨率 R=λ/Dλ=2·W/(λ·Sinb)从上面三个公式可知，中阶梯光栅的角色散率、线色散率和分辨率都与衍射角b有关，并随着b增大而增大。因此，只要取足够大的b值（取闪耀角接近衍射角b=64°），即相当于在较高级次下工作，就能获得很大的角色散率、线色散率和分辨率。对于一般平面光栅，线色散率dl/dx =(f·m)/d，必须依靠增大仪器的焦距f，减小刻线间距d（增加刻线条数）来增加线色散率。而中阶梯光栅由于角色散率很大，不必依赖焦距的增加，就能获得较大的线散率。例如焦距1米，3600条/mm的平面光栅在200nm处，一级光谱的倒数线色散率仅为0.22nm/mm，而0.5米焦距，52.6条/mm的中阶梯光栅光谱仪在168级处同一波长的倒数线色散率可达0.14nm/mm。由于中阶梯光栅的角色散率足够大，焦距反而可缩小（如0.5米），因此，仪器光室的体积大为缩小，使相对孔径变大，光谱光强也得到提高。由于线色散率大，中阶梯光栅每一级光谱的波长范围相当小，在这个范围内各波长的衍射角基本一致，而且各级基本上是在同一角度下（闪耀角）观察整个波长范围，所以均可达到很大闪耀强度，即“全波长闪耀”。另外，这种中阶梯光栅它们相邻的衍射光谱级次之间的能量分布如上图所示，从图中可以看出，同一波长的入射光的能量多被分布在两个相邻衍射光谱的级次里，由于最佳闪耀波段两侧能量锐减，如图中虚线下方所示。故入射光强能量几乎都被集中到如图中虚线上方的闪耀波段中的该波长上，由此可知，中阶梯光栅在175~800nm全波段范围内均有很强的能量分布，中阶梯光栅其光谱图象可聚焦在200 mm2的焦面上，非常适合于半导体检测器来检测谱线。中阶梯光栅光谱仪各级之间的重叠用交叉色散棱镜的办法来解决，即棱镜的色散方向与中阶梯光栅的色散方向互相垂直，这样在仪器的焦面上形成二维光谱图象。

傅里叶变换红外光谱仪和红外光栅分光光度计的对比如何？ 傅里叶变换红外光谱仪与红外光栅分光光度计相比，具有：光通量大、测量速度快、测量精度高、分辨率高、信噪比高、可以一次取得全波段光谱等特点。 其二者的性能相比，傅里叶红外光谱仪和其他类型红外光谱仪一样，都是用来获得物质的红外吸收光谱，但测量原理却不相同。在色散型红外光谱仪中，光源发出的光先照射试样，而后再经分光器（光栅或棱镜）分成单色光，由检测器检测后获得光谱。但在傅里叶变换红外光谱仪中，首先是把光源发出的光经干涉仪变成干涉光，再让干涉光照射样品。经检测器获得干涉图，得不到我们常见的红外吸收光谱，实际吸收光谱是由计算机将干涉图进行傅里叶变换得到的。 从两类红外光谱仪的原理比较可知，傅里叶变换红外光谱仪有其独到之处，它与一般色散型红外光谱仪截然不同，它没有分光系统，测量时是应用经干涉仪调制了的干涉光，可一次取得全波段光谱信息。与红外光栅分光光度计相比具有高光通量，测量速度快、测量准确度高、信噪比高、操作简便等特点，已逐渐替代了早期的红外光栅分光光度计，应用前景十分广泛。

光谱仪器的主要特性有：光谱覆盖范围、 色散率、分辨率、灵敏度 、动态范围 、信噪比，光谱获取速度等。对于阵列式光谱仪来说，这七个参数是密切相关，互相影响的。一、 光谱仪主要参数 （1）光谱覆盖范围（DL） 指能被光谱仪检测到的光信号的波长范围。它主要取决于光谱仪器所使用光学元件的透射或反射光谱及探测器的光谱响应范围。例如，玻璃棱镜的光谱仪光谱范围在400-1000nm；低于400nm就需要使用萤石或石英，大于1000nm需要使用红外晶体材料。而对光栅光谱仪来说，理论上改变光栅表面反射膜层的光谱反射率，就能覆盖整个光学光谱；实际光栅光谱仪的光谱覆盖范围与光谱仪的有效焦距、衍射光栅的刻线数(groove/mm，g)、检测器的宽度(Wd)密切相关，其计算公式如下。DL = Wd × 106× cos(B)/(m×g×F) 式中m是衍射光栅的衍射级数B是衍射光栅的衍射角F为聚焦部分的焦距。从公式可以看出，光谱仪的光谱覆盖范围与光谱仪的有效焦距和光栅刻线数成反比，与光谱仪检测器的长度成正比。另外，光谱覆盖范围的中心波长的选择对光谱覆盖范围也有一定的影响。 （2）色散率 对于经典光谱仪，色散率表明从光谱仪器色散系统中射出的不同波长的光在空间彼此分开的程度，或者会聚到焦平面上彼此分开的距离。前者称为角色散率，后者称为线色散率。角色散率表明两不同波长的光彼此分开的角距离，定义为。光栅光谱仪的角色散率表达式如式所示。http://www.wiyiqi.cn/uploads/allimg/150505/1-150505105412546.jpg式中 为两不同波长的光经色散系统后的偏向角之差； 为两不同波长的差；m是衍射光栅的衍射级数；d为光栅常数；0为光栅衍射角；其单位为rad/nm；角色散率的大小由色散系统的几何尺寸和安放位置决定。如果入射光的衍射角 很小，则 值近似为1，那么角色散率 近似为常数，即 与成近似的线性关系；通常把这种色散率近似等于常数的光谱称着“正常光谱”或“匀排光谱”，这是光栅光谱仪的一个重要特点。在应用中直接近似为线性关系，按线性比例关系能够大概算出谱线的空间位置。线色散率表明不同波长的两条谱线在成像系统的焦平面上彼此分开的距离，定义为，单位为mm/nm。在光栅光谱仪中，角色散率与线色散率的关系如下式所示。http://www.wiyiqi.cn/uploads/allimg/150505/1-150505105941649.jpg式中f为聚焦成像系统的焦距； 为两不同波长的谱线之间的距离； 为两不同波长谱线的差。 （3）分辨率 指能被光谱仪分辨开的最小波长差值，是光谱仪器极为重要的性能参数。色散率只表明两不同波长的光谱分开的角度、距离程度，没有考虑光谱线的宽度；它并不能表征两不同波长谱线能否被分辨开来。为了描述两不同波长谱线能否被分辨出来，需在考虑色散率的基础上，再考虑其谱线强度发布轮廓。光谱线的强度发布轮廓是一个复杂函数，它与谱线的真实轮廓、仪器的色散系统、所用狭缝宽度及光学系统的像差等因素有密切关系，在实际应用中难以作为指标使用；因此，一般采用理论分辨率的概念。瑞利认为，当两条强度发布轮廓相同的谱线的最大值和最小值相重叠时，它们就能够被分辨出来。此时，瑞利准则有两个前提条件：一是假设两条谱线通过光谱仪器以后，其强度发布轮廓是完全相同的；二是假设接收系统的灵敏度大于或等于20%。实验证明，瑞利准则是很严格的。所以在实际应用中，通常定义半峰全宽值（FWHM）作为光谱分辨率，即一窄带谱线在光谱仪中所测得的谱线轮廓下降到最大值的一半时所对应的轮廓宽度。在采用固态传感器的微小型光纤光谱仪中，其光谱分辨率与光谱仪的光谱覆盖范围、狭缝宽度、检测器的像元宽度及像元数密切相关，其计算公式如式所示。 R= (DL/n) × (Ws/Wd)× RF 式中DL为光谱覆盖范围，n为检测器像元数，DL/n 表示了每个像素点所接收的波长范围，因此常称为像素分辨率。Ws为狭缝宽度，Wd为检测器宽度，RF为分辨率因子，由Ws与Wd的比值决定。 （4）灵敏度 指能被光谱仪检测到的最小光能量。光谱仪的灵敏度取决于光谱仪的光通量与检测器的光感应灵敏度。光谱仪的光通量大小可通过光谱仪的f来体现，f越大，其光通量越小，f越小，其光通量越大；另外光通量与光谱仪的狭缝成正比，狭缝越大，光通量越大，狭缝越小，光通量越小。而检测器的光感应灵敏度与其材料特性和电子结构相关。 （5）动态范围 指可被光谱仪测量到的最大与最小光能量的比值。探测器阵列的动态范围常常用来作为衡量光谱仪性能规格的参考。一般来说，检测器的动态范围越大，其所检测的光强度范围越大，光谱仪的信噪比与稳定性也就相对更好。注：不同的器件制造厂家具有对动态范围具有不同的定义。对于非科学级浅量阱的器件来说，常常使用饱和信号与暗噪声信号的比值来定义。对于科学级器件来说，则常常采用量阱深度与读出噪声的比值来定义。比值越大，动态范围越高，因此光谱仪性能也就越好。 （6）信噪比 指光谱仪的光信号能量水平与噪声水平的比值。它与光谱仪的探测器性能、电路噪声和光路杂散光相关。对于实际应用来说，光谱仪的信噪比越高，其测量值的偏差就越小。而且测量的检测限也与信噪比直接相关。一般来说，测量的检测限就定义为在信噪比为3时可成功测量到的信号水平。 （7）光谱获取速度 指在一定的入射光能量水平下，光谱仪产生可测量到的光信号并获得光谱图所需的时间。光谱获取速度与光谱仪的灵敏度、光谱仪的读出速度及PC接口速度成正比。光谱仪的读出速度主要与光谱仪内置A/D转换器相关，而PC接口速度是限制光谱获取速度的一个重要因素，一般来说，采用USB2.0接口最快可达到100张谱图/秒的获取速度，而RS232接口最多只能达到2张谱图/秒的速度(以上速度是基于最短积分时间的基础上)二、光谱仪性能评价指标 从上述分析可知微小型光纤光谱仪主要有三大核心部分，决定了光谱仪的主要性能指标： （1）入射狭缝 入射狭缝直接影响光谱仪的分辨率和光通量。光谱仪的检测器最终检测到的是狭缝投射到检测器上的像，因此狭缝的大小直接影响到光谱仪的分辨率，狭缝越小，分辨率越高，狭缝越大，分辨率越低；另外狭缝是光进入光谱仪的门户，其大小也直接影响到光谱仪的光通量。狭缝越大，光通量越大，狭缝越小，光通量越小。 （2）衍射光栅 衍射光栅将从狭缝入射的光在空间上进行色散，使其光强度成为波长的函数。它是光谱仪进行分光检测的基础，是光谱仪的核心部分。对于一个给定的光学平台和阵列式检测器，我们可以通过选择不同的衍射光栅来对光谱仪的光谱覆盖范围，光谱分辨率和杂散光水平进行额外的控制。 （3）探测器 探测器是光谱仪的最核心部分，直接决定了光谱仪的光谱覆盖范围、灵敏度、分辨率及信噪比等指标。一般来说，探测器的材料决定了其光谱覆盖范围，硅基检测器其波长覆盖范围一般为190-1100nm，而InGaAs和PbS检测器覆盖900-2900nm的波长范围。而探测器的工作原理、制造方法及掺杂材料决定了其灵敏度、覆盖范围和信噪比等指标。（选自网络）

我们这将要引进一台火花直读光谱。在这方面我是新手。刚看了下原理，感觉比较简单。　　　我想问一下：火花直读光谱的光栅应该是基本固定的吧？最多只能微调。是不是这样？　　　我的感觉是：这种光谱仪把经光栅出来的光分光后一次性全给光电倍增管接收了，一起测。是不是有点类似于高效液相色谱中的光电二极管阵列一样？只是这里是光电倍增管阵列。　　　其它的光谱一般是一次测一个波长的光线。所以每次要转光栅，把它调到合适的位置，使在固定在一个位置上的光电倍增管接收相应的信号。　　　　　　从原理上来说，就像我们把太阳光用棱镜（火花直读是光栅）分光成七彩虹一样，然后如果我们在不同位置接收不同颜色的光线（相当于检测），这样就知道每种彩色的强度。由于在火花直读光谱仪里光电倍增管是固定的（应该是固定的吧？），所以只有在一个合适的角度才有可能让这些东东入射到相应的光电倍增管上。因为波长的排列顺序是固定的。　　　从这个方面来说，我觉得火花直读光谱仪的抗震性很重要，位置稍有偏离可能就不好测了，或测不到了。　　　不知我的理解对不对？

光栅数显测量系统是一种能自动检测和自动显示的光机电一体化产品，是改造旧机床，装备新机床以及各种长度计量仪器的重要配套件，是用微电子技术改造传统工业的方向之一。由于光栅数显测量系统具有精度高，安装及操作容易，价格低，回收投资快等优点而得到大量使用。为使广大用户能够更好地掌握运用好这一产品，本文以我公司生产的BG1/KG1型系列光栅线位移传感器为例，就其结构、原理、安装与维护作一介绍。一、结构 BG1/KG1系列光栅线位移传感器是我公司生产的主导产品之一,分为BG1型闭式结构和KG1型开启式结构两种类型。BG1型闭式结构的光栅尺为5线/mm，KG1型开启式结构的光栅尺为100线/mm。 KG1型开启式传感器的标尺光栅裸露在外，微型发光器件和接收器件都装在传感头里。它的精度较高，要求的工作环境条件高，通常运用于精密仪器及使用条件较好的数控设备上。BG1型闭式传感器的特点是发光器件、光电转换器件和光栅尺封装在紧固的铝合金型材里。发光器件采用红外发光二极管，光电转换器件采用光电三极管。在铝合金型材下部有柔性的密封胶条，可以防止铁屑、切屑和冷却剂等污染物进入尺体中。电气连接线经过缓冲电路进入传感头，然后再通过能防止干扰的电缆线送进光栅数显表，显示位移的变化。闭式光栅线位移传感器的结构及输出波形见图1、图2。 http://www.newmaker.com/nmsc/u/art_img1/200612/200612271602699406.gif图一http://www.newmaker.com/nmsc/u/art_img1/200612/200612271604153434.gif图二 BG1型闭式传感器的传感头分为下滑体和读数头两部分。下滑体上固定有五个精确定位的微型滚动轴承沿导轨运动，保证运动中指示光栅与主栅尺之间保持准确夹角和正确的间隙。读数头内装有前置放大和整形电路。读数头与下滑体之间采用刚柔结合的联接方式，既保证了很高的可靠性，又有很好的灵活性。读数头带有两个联接孔，主光栅尺体两端带有安装孔，将其分别安装在两个相对运动的两个部件上，实现主光栅尺与指示光栅之间的运动进行线性测量。二、基本原理 光栅位移传感器的工作原理，是由一对光栅副中的主光栅（即标尺光栅）和副光栅（即指示光栅）进行相对位移时，在光的干涉与衍射共同作用下产生黑白相间（或明暗相间）的规则条纹图形，称之为莫尔条纹。经过光电器件转换使黑白（或明暗）相同的条纹转换成正弦波变化的电信号，再经过放大器放大，整形电路整形后，得到两路相差为90o的正弦波或方波，送入光栅数显表计数显示。三、安装方式 光栅线位移传感器的安装比较灵活，可安装在机床的不同部位。 一般将主尺安装在机床的工作台（滑板）上，随机床走刀而动，读数头固定在床身上，尽可能使读数头安装在主尺的下方。其安装方式的选择必须注意切屑、切削液及油液的溅落方向。如果由于安装位置限制必须采用读数头朝上的方式安装时，则必须增加辅助密封装置。另外，一般情况下，读数头应尽量安装在相对机床静止部件上，此时输出导线不移动易固定，而尺身则应安装在相对机床运动的部件上（如滑板）。1、安装基面 安装光栅线位移传感器时，不能直接将传感器安装在粗糙不平的机床身上，更不能安装在打底涂漆的机床身上。光栅主尺及读数头分别安装在机床相对运动的两个部件上。用千分表检查机床工作台的主尺安装面与导轨运动的方向平行度。千分表固定在床身上，移动工作台，要求达到平行度为0.1mm/1000mm以内。如果不能达到这个要求，则需设计加工一件光栅尺基座。基座要求做到：①应加一根与光栅尺尺身长度相等的基座（最好基座长出光栅尺50mm左右）。②该基座通过铣、磨工序加工，保证其平面平行度0.1mm/1000mm以内。另外，还需加工一件与尺身基座等高的读数头基座。读数头的基座与尺身的基座总共误差不得大于±0.2mm。安装时，调整读数头位置，达到读数头与光栅尺尺身的平行度为0.1mm左右，读数头与光栅尺尺身之间的间距为1~1.5mm左右。2、主尺安装 将光栅主尺用M4螺钉上在机床安装的工作台安装面上，但不要上紧，把千分表固定在床身上，移动工作台（主尺与工作台同时移动）。用千分表测量主尺平面与机床导轨运动方向的平行度，调整主尺M4螺钉位置，使主尺平行度满足0.1mm/1000mm以内时，把M2螺钉彻底上紧。在安装光栅主尺时，应注意如下三点： （1） 在装主尺时，如安装超过1.5M以上的光栅时，不能象桥梁式只安装两端头，尚需在整个主尺尺身中有支撑。 （2） 在有基座情况下安装好后，最好用一个卡子卡住尺身中点（或几点）。 （3） 不能安装卡子时，最好用玻璃胶粘住光栅尺身，使基尺与主尺固定好。3、读数头的安装 在安装读数头时，首先应保证读数头的基面达到安装要求，然后再安装读数头，其安装方法与主尺相似。最后调整读数头，使读数头与光栅主尺平行度保证在0.1mm之内，其读数头与主尺的间隙控制在1~1.5mm以内。4、限位装置 光栅线位移传感器全部安装完以后，一定要在机床导轨上安装限位装置，以免机床加工产品移动时读数头冲撞到主尺两端，从而损坏光栅尺。另外，用户在选购光栅线位移传感器时，应尽量选用超出机床加工尺寸100mm左右的光栅尺，以留有余量。5、检查 光栅线位移传感器安装完毕后，可接通数显表，移动工作台，观察数显表计数是否正常。 在机床上选取一个参考位置，来回移动工作点至该选取的位置。数显表读数应相同（或回零）。另外也可使用千分表（或百分表），使千分表与数显表同时调至零（或记忆起始数据），往返多次后回到初始位置，观察数显表与千分表的数据是否一致。 通过以上工作，光栅传感器的安装就完成了。但对于一般的机床加工环境来讲，铁屑、切削液及油污较多。因此，光栅传感器应附带加装护罩，护罩的设计是按照光栅传感器的外形截面放大留一定的空间尺寸确定，护罩通常采用橡皮密封，使其具备一定的防水防油能力。四、使用注意事项（1）光栅传感器与数显表插头座插拔时应关闭电源后进行。 （2）尽可能外加保护罩，并及时清理溅落在尺上的切屑和油液，严格防止任何异物进入光栅传感器壳体内部。 （3）定期检查各安装联接螺钉是否松动。 （4）为延长防尘密封条的寿命，可在密封条上均匀涂上一薄层硅油，注意勿溅落在玻璃光栅刻划面上。 （5） 为保证光栅传感器使用的可靠性，可每隔一定时间用乙醇混合液（各50%）清洗擦拭光栅尺面及指示光栅面，保持玻璃光栅尺面清洁。 （6） 光栅传感器严禁剧烈震动及摔打，以免破坏光栅尺，如光栅尺断裂，光栅传感器即失效了。 （7） 不要自行拆开光栅传感器，更不能任意改动主栅尺与副栅尺的相对间距，否则一方面可能破坏光栅传感器的精度；另一方面还可能造成主栅尺与副栅尺的相对摩擦，损坏铬层也就损坏了栅线，以而造成光栅尺报废。 （8） 应注意防止油污及水污染光栅尺面，以免破坏光栅尺线条纹分布，引起测量误差。 （9） 光栅传感器应尽量避免在有严重腐蚀作用的环境中工作，以免腐蚀光栅铬层及光栅尺表面，破坏光栅尺质量。高创传感器公司生产的高精度位移传感器具有良好的电磁兼容性,技术指标优于国家标准，处于国内绝对领先地位。五、常见故障现象及判断方法1、接电源后数显表无显示 （1）检查电源线是否断线，插头接触是否良好。 （2）数显表电源保险丝是否熔断。 （3）供电电压是否 符合要求。2、数显表不计数（1）将传感器插头换至另一台数显表，若传感器能正常工作说明原数显表有问题。 （2）检查传感器电缆有无断线、破损。3、数显表间断计数（1）检查光栅尺安装是否正确，光栅尺所有固定螺钉是否松动，光栅尺是否被污染。 （2）插头与插座是否接触良好。 （3）光栅尺移动时是否与其他部件刮碰、摩擦。 （4）检查机床导轨运动副精度是否过低，造成光栅工作间隙变化。4、数显表显示报警（1）没有接光栅传感器。 （2）光栅

光栅光谱仪与红外、分子荧光光谱有什么区别